4.1 Análisis GravimétricoEG

Análisis gravimétrico

Maestra Elda Fraciela Gómez López

Noviembre 2020

Theodore W. Richards (1868 - 1928)...and his graduate students at Harvard developed or refined many of the techniques of gravimetric analysis of silver and chlorine. These techniques were used to determine the atomic weights of 25 of the elements, by preparing pure samples of the chlorides of the elements, decomposing known weights of the compounds, and determining the chloride content by gravimetric methods. From this work Richards became the first American to reveive the Nobel Prize in Chemistry in 1914.

Temas

Análisis Gravimétrico

1. Etapas del Análisis Gravimétrico

2. Fenómenos de Precipitación

3. Clasificación de las Técnicas Gracimétricas

4. Cálculos gravimétricos

Proceso

Análisis Gravimétrico

El análisis gravimétrico es uno de los métodos más exactos y precisos de análisis macrocuantitativo

En este proceso, el ANALITO se convierte selectivamente en una forma insoluble

El precipitado una vez separado se seca o se incinera, convirtiéndolo en otra forma, y entonces se PESA con exactitud.

A partir del peso del precipitado y un conocimiento de su composición química, se puede calcular el peso del ANALITO en la forma deseada.

ETAPAS

Análisis Gravimétrico

Pesar (Peso Final del Compuesto (Balanza Analítica)

Disolución

Adición de solución precipitante

Filtrar, secar/Incinerar

El Precipitado debe ser lo suficientemente insoluble y estar constituido por cristales grandes

• Los factores que se deben considerar:
• el volumen de la solución
• el intervalo de concentración de la sustancia de prueba
• la presencia y las concentraciones de otros constituyentes
• temperatura, y el pH.
• Filtración y lavado del precipitado para evitar pérdidas e impurezas
• Calentamiento del precipitado para convertirlo a una forma que se pueda pesar.

Un análisis gravimétrico satisfactorio consiste en un número de operaciones importantes diseñadas para obtener un precipitado puro y filtrable adecuado para pesarse.

El Precipitado debe ser lo suficientemente insoluble como para que la cantidad perdida por solubilidad sea imperceptible.

• Debe estar constituido por cristales grandes que se puedan filtrar con facilidad.
• Todos los precipitados tienden a arrastrar algo de los otros constituyentes de la solución.
• La contaminación debe ser imperceptible.
• Mantener grandes los cristales puede minimizar esta contaminación.

Análisis Gravimétrico...

Mecanismo de Formación Precipitados:NucleaciónCrecimiento Tarea de Investigación (próxima clase)

Clasificación de Precipitados.

• Coloidales (partículas finas 1 a 100 μm), no sedimentan

• Gelatinosos

• Coagulados (<10-7 a >10-4 cm)

• Cristalinos partículas grandes >10-4 cm de diamétro, sedimentan espontáneamente, se filtran con facilidad

Impurezas de los Precipitados (coprecipitación)

Cristalinos

• Absorben impurezas con partículas pequeñas, quedando encerrada en el cristal (oclusión-crece el precipitado).
• No se puede eliminar la contaminación por lavado
• Se debe redisolver y volver a precipitar.
• O se puede mejorar la concentración por digestión (se redisuelve el contaminante y no se absorbe en la partícula grande)

Impurezas de Precipitados

Coagulados

• Las impurezas son absorbidas en la superficie
• Se pueden eliminar por lavado, se requiere un electrolito volátil.

Gelatinosos

• Por absorber mucha agua, se tiene una adsorción extensa de iones contaminantes
• Se purifica con lavado o reprecipitación

DATOS

QuímicaElectroquímica Directos Indirectos

Precipitación Extracción Volatilización Otros

Métodos Gravimétricos

Clasificación de los Métodos Gravimétricos

• Precipitación
• Química
• Electroquímica (electrogravimétricos)

• Extracción

• Volatilización.

• Directa
• Indirecta

Método de precipitación

El analito es convertido en un precipitado poco soluble.

El análisis gravimétrico exacto requiere de una manipulación cuidadosa al formar y tratar el precipitado.

El método por precipitación para determinar el contenido de calcio en agua es uno de los métodos oficiales de la Asociación de Químicos Analíticos

Ca+2 + C2O4-2 🡪 CaC2O4(s) CaO(s) + CO(g) + CO2(g)

CALCINAR

PESAR

Table 12-1 p290

Clasificación de las Técnicas Gravimétricas

Los métodos de precipitación electroquímica, también llamados electrogravimétricos, se basan en las leyes de la electrolisis, y consisten en precipitar el elemento a determinar (generalmente en forma elemental obtenida por un proceso redox electroquímico) y después pesar la especie depositada sobre el electrodo.

En los métodos de volatilización:

• El componente a determinar o sus acompañantes se transforman en un compuesto volátil que se elimina, y se recoge sobre un absorbente adecuado que se pesa (métodos directos)

• O se pesa el residuo obtenido, determinando por diferencia el peso del componente de interés (métodos indirectos).

• Su principal dificultad reside en la falta de selectividad, porque frecuentemente, junto con el constituyente de interés se pueden volatilizar total o parcialmente otros componentes de la muestra.

Método de volatilización (directo)

El componente (analito) a determinar se transforma en un compuesto volátil que se recoge sobre un absorbente adecuado que después se pesa

Determinación del contenido de NaHCO3 en una tableta antiácido

NaHCO3(ac) + H2SO4(ac) CO2(g) + H2O(l ) + NaHSO4(ac)

Table 12-8 p298

Método de volatilización (INdirecto)

La determinación se basa en la pérdida de peso sufrida por la muestra durante el calentamiento Ejemplo: Determinación de humedad de una muestra

Determinar Humedad por diferencia de peso

Muestra Húmeda

Muestra Seca

Residuo

Principio General de la Gravimetría

Se basa en una reacción química: aA + rR 🡪 AaRr Donde:

• A: es el analito
• R: es el reactivo precipitante
• Para garantizar la reacción completa de A se agrega exceso de R

aA + rR 🡪 AaRr ↓ Poco soluble A: ANALITO & R:REACTIVO

FILTRAR

LAVAR

SECAR Y/O CALCINAR

PESAR

CÁLCULO

Requisitos que debe cumplir un método gravimétrico

• El proceso de separación debe ser completo
• La sustancia que se pesa debe tener una composición definida y debe ser pura o casi pura.

• Cualquiera de los dos requisitos no cumplidos generaría un resultado erróneo.

CÁLCULOS

Estequiometría El procedimiento final es pesar el precipitado y a partir de este se calcula el peso o cantidad del analito en la muestra

%A = peso del precipitado P(g) x Factor gravimetrico x 100

_________________________________

peso del amuestra (g)

Factor Gravimétrico (FG)

Si se pesa: AgCl y se quiere reportar Cl

Estequiometría

Relación masa-moles de reacciones químicas.

CÁLCULOS

Factor Gravimétrico = FG Factor Estequiómérico = FE

FG = FE PM Buscando

FG = FE PM Analito

_______

_______

PM Pesada

PM Sal.Pesada

FACTOR GRAVIMÉTRICO

EJEMPLO 1

• Una muestra de 0.6025 g de una sal de cloruro, se disolvió en agua y el cloruro se precipitó adicionando un exceso de Nitrato de plata. El precipitado de AgCl se filtró, lavó, y secó y finalmente se obtuvieron 0.7134 g de AgCl.

• Calcular el % de Cloruro en la muestra.

%A = peso del precipitado P(g) x Factor gravimetrico x 100

_________________________________

peso del amuestra (g)

EJEMPLO 1

Resolver en el salón

1. Para determinar el contenido de manganeso en un mineral, se convierte a Mn3O4 y se pesa. Si una muestra de 1.52 g genera Mn3O4 con un peso de 0.126 g
2. Calcular

a) el porcentaje de Mn2O3 b)el porcentaje de Mn? Datos: Mn =54.94g/mol, Mn2O3 =157.9g/mol, Mn3O4= 228.8g/mol R) %Mn2O3 = 8.58 %Mn = 5.97

Resolver en el salón

El nitrógeno amoniacal puede determinarse por el tratamiento de la muestra con ácido cloroplatínico; el producto de la reacción es cloroplatinato de amonio:

• H2PtCl6 + 2NH4+ (NH4)2PtCl6 + 2H+

El precipitado se descompone por calcinación produciendo platino metálico y productos gaseosos.

• (NH4)2PtCl6 Pt + 2Cl2(g) + 2NH3(g) + 2HCl(g)

Calcular el % de amoníaco en una muestra si 0.2115 g produjeron 0.4693g de platino.

• % NH3= 38.67

Resolver en el salón

1. Una muestra de un mineral que contiene fierro, se analizó disolviendo 1.1324 g en HCl concentrado. La disolución resultante fue diluída con agua y el fierro(III) se precipitó en la forma de óxido hidratado Fe2O3 xH2O por la adición de NH3. Después de filtrar y lavar el precipitado, fue calcinado a alta temperatura para producir 0.5394 g de Fe2O3 puro (159.69g/mol)

• Calcular : a) el % de Fe (55.847g/mol)
• b) % Fe3O4 (231.54 g/mol) en la muestra

• R= %Fe = 33.31
• % Fe3O4 = 46.04

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Maestra Elda Fraciela Gómez López